Critérios de Classificação Formato dos Dados Gráficos Vetorial Raster Características Funcionais Entrada Processamento Saída Modo de Utilização Não Interativo (passivo) Interativo Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 2 Formato dos Dados Gráficos Vetorial Coordenadas Pontos, Curvas, Surperfícies (Geometria) Computação N-Vetores Operações de Ponto Flutuante Raster Matriz Pixel / Intensidades (Imagem) Computação Grandes Matrizes Operações com Inteiros Objeto Vetorial Objeto Matricial Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 3 1
Características Funcionais Entrada Vetorial Relative Coordinates Mouse / Trackball Joystick Dials Spaceball Absolute Coordinates Tablet Light Pen / Touch Screen Digitizer / Data Glove Matricial Frame Grabber Scanners Range Devices Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 4 Características Funcionais Processamento Vector SISD MISD SGI - Geometry Pipeline Matrix SIMD Pixar MIMD Pixel Machine Hybrid Saída Vetorial Plotter Vector Displays 3D Laser Matricial Impressoras Gráficas Raster Displays Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 5 2
Tecnologia de Impressão em papel, filmes, etc. Aspectos Gerais A resolução é o menor espaço em que é possível distinguir uma linha preta de uma linha branca Alguns dispositivos trabalham produzindo pontos coloridos, assim dot size or spot size são medidas relevantes. Alguns dispositivos pode criar apenas algumas cores. Outras cores são produzidas por dithering. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 6 Impressoras Matriciais Cabeça com pinos (7-24) comprimida contra uma fita Cor produzida com fitas coloridas Typicamente 2 níveis de cor Uso das cores subtrativas primárias, (cyan,magenta, e yellow) permite até 8 cores solidas via overprinting. Geralmente Preto puro é adicionado Vantagens: barata, baixa resolução. Desvantagens: lenta, cores limitadas. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 7 3
Plotadoras de Pena Desenham linhas com as canetas. Plotters de mesa com um tamanho máximo de 6x10 feet. Drum plotters. Incluem microprocessor com comandos como linha, circulo, etc. Tentam otimizar o movimento das penas, para minimizar por exemplo o tempo de desenho. Vantagens: podem gerar desenhos grandes, alto contraste. Desvantagens: Lentas, cores limitadas, não permitem gerar regioes coloridas. Mesa Pena(s) Braço Direção de deslocamento do braço Plotadora de mesa Braço (Fixo) Pena(s) Movimento do papel Rolo Fixador Rolo Movimentador Plotadora de rolo Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 8 Impressoras Laser tecnologia de fotocopiadoras (Xerox). Feixe de laser carrega porções da superfície de um cilindro(+) A tinta (-) é atraída pelo cilindro e transferida para o papel. Impressões coloridas - processo é repetido para cada cor primária Aceitam linguagens de alto nível (e.g. Adobe Postscript - padrão da indústria) Comuns como impressoras de escritórios. Disponíveis em tamanhos grandes (30+ polegadas). Alta resolução: até 1500 dpi Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 9 4
Impressoras a Jato de Tinta Uma cabeça com furos injeta gotículas de tinta sobre o papel. Coloridas ou Monocromáticas. Requerem muita manutenção. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 10 Impressoras por Sublimação de Tinta A tinta no estado de vapor é exposta ao papel, sublimando e se depositando. Permitem um excelente controle da quantidade tinta em cada ponto (e.g. 256 níveis de ciano, magenta e amarelo). Qualidade próxima do processo fotográfico. Lentas. Caras. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 11 5
Dispositivos de Exibição de Vídeo Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 12 Tecnologia de Monitores de Vídeo Exibição de imagens dinâmicas para aplicações interativas, filmes, vídeos, etc. CRT (mais comun). LCD (segundo mais comun). Monitores Orgânicos (Oled - Diodo orgânico Emissor de luz) Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 13 6
CRT Monocromático Muito parecido com uma TV. NTSC National Television System Cometee e PAL-MPhase Alternating Lines. (525 linhas (483 visveis) e 644 pixels) Filamento emite eletrons acelerados por um canhão (15-20KV), com o foco em um ponto na tela. Feixe de eletrons é inclinado horizontal e verticalmente por campos magnéticos, e excita o fósforo na tela que emite luz. A tela inteira (e.g. 1000 linhas) é refrescada várias vezes por segundo (pelo menos 60) para dar ilusão de iluminação contínua. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 14 Processo de Emissão da Luz O feixe de elétrons excita o fósforo. Emite luz instantaneamente. Resposta luminosa do fósforo decai com o tempo. Redesenho fornece ilusão de imagem estática Taxas de redesenho abaixo de 60Hz, ocasionam flicker (imagem piscando) 100% 0 I Excitação Simples 100 200 300 400 t (mseg) Início do campo par Início do campo ímpar I Excitação Repetida Fim do campo ímpar Fim do campo par 0 t Varredura nos monitores não-entrelaçados Varredura nos monitores entrelaçados Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 15 7
CRT Colorido Usa três canhões modulados de maneira independente. O fósforo na tela está em uma tríade de diferentes cores, (triangular ou linear). Pitch é a distância entre tríades. Varia de.60 mm TV doméstica a.20 mm monitores de alta resolução. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 16 Monitor de Cristal Líquido (LCD) Usa moléculas de cristal líquido organizadas em espiral que torcem a polarização da luz. A aplicação de um campo elétrico destrói este efeito. Sem campo elétrico aplicado, LC torce a luz e ela passa pelos dois polarizadores. Com campo, a luz não é torcida então aparece um ponto preto. Endereçamento em matriz é usado para ajustar os pontos On/Off Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 17 8
Display de Cristal Líquido (LCD) Matriz Ativa Um variação dessa tecnologia, possui um transistor em cada célula que armazena uma voltagem variável. Permite imagens mais brilhantes e variações de cor e tonalidade. Vantagens: baixo peso, plano, tamanho pequeno, baixo consumo de energia. Desvantagens: tamanho pequeno, baixo contraste, resposta lenta (matriz ativa não apresenta essas duas desvantagens). Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 18 Controlador de Vídeo - DPU (Display Processing Unit) Controla o movimento de exploração na tela do feixe de elétrons, para que a imagem desejada seja produzida. Processo denominado varredura aleatória: feixe se desloca numa trajetória que segue o desenho das curvas da imagem regular: feixe se movimenta de acordo com um padrão fixo que percorre toda a tela e.g. esquerda para a direita e de cima para baixo. Varredura regular Varredura aleatória Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 19 9
Memória de Exibição (Frame Buffer) Armazena os dados que vão ser utilizados para gerar a imagem. Através do conversor digital analógico os valores armazenados são convertidos para uma voltagem que é utilizada pelo canhão para gerar o feixe de elétrons. Dispositivos vetoriais instruções de desenho com as coordenadas de tela dos objetos gráficos. (lista de exibição - display list) é executado ininterruptamente pela controladora de vídeo para manter a imagem visível na tela. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 20 Memória de Exibição (Frame Buffer) Dispositivos matriciais: organizada em uma estrutura matricial de modo a armazenar os valores de cada cor dos pixels da imagem. Tamanho da memoria de exibição determina a resolução de cor e a resolução geométrica da imagem. resolução de cor: 1 bit por pixel: monocromáticos com apenas dois níveis (preto e branco) 2 a 12 bits por pixel: cor falsa pseudo-color - imagens monocromáticas e tambem imagens coloridas, em geral com auxlio de uma look-up table cor real true color: 24 bits por pixel, 8 bits para cada uma das componentes das cores primarias R (red), G (green) e B (blue). mesmo monitores de cor real podem possuir uma look-up table - permitir alterações de cor da imagem de uma forma mais rápida e flexível Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 21 10
Memória de Exibição (Frame Buffer) Dispositivos Matriciais Dispositivos vetoriais Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 22 Lookup Tables Controladoras de vídeo em geral usam lookup table para permitir a associação entre valores dos pixels no frame buffer e no monitor. Permite uso flexível de cores sem a necessidade de muita memória no frame buffer. Permite a mudanca do que está sendo exibido sem necessidade de remapeamento double buffering. Permite animações simples. Tamanhos comuns: 8 x 12; 8 x 24; 12 x 24. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 23 11
Sistemas Matriciais Simples Somente a controladora de vídeo. Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 24 Sistemas com Processadores de Vídeo Coloca hardware de fim específico proximo ao vídeo (velocidade, custo) Roda em hardware: rasterização cópia de pixels janelamento, remoção de superfícies ocultas mapeamento de textura, etc. Processador gráfico possui sua memória local Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 25 12
Referências: Gattass, M. Notas de Aula do Curso de Computação Gráfica Interativa, Depto de Informática, PUC-Rio, 1 Semestre 2000. Maggie Jonhson, Notas de Aula do Curso CS148: Introductory Graphics, Computer Science Dept., University of Stanford. Gomes, J. M., Velho, L. C. P. R., Cavalcanti, P. R. Notas de Aula do Curso Introdução a Computação Gráfica, IMPA - Instituto de Matemática Pura e Aplicada Dispositivos Anselmo Cardoso de Paiva - DEINF - UFMA 26 13